铝及铝合金板带材压延过程中的板型控制研究

    文章来源于LW2016论文集——作者胡冠奇(河南永登铝业有限公司,河南 登封 452477)

    摘要:本文讨论了铸轧辊型、轧制压力、张力、冷轧压下量、冷却强度及正负弯辊等工艺因素对板形的影响,合理搭配各工艺参数以获得良好的板形控制.

    板形是板带材产品的重要质量指标之一,因此,生产过程中的板形控制是至关重要的问题.随着HC六辊轧机、VC变凸度轧机的诞生和板形控制技术的发展,实现了板形的高度自动化控制,提高了板形精度.但是这些轧机投资较大,对于普通轧机必须通过各工艺参数的合理调整以达到有效控制的目的.我公司技术人员通过多年的实际生产经验逐渐总结出了一系列行之有效的方法.下面主要探讨用铸轧坯料在Ф380/Ф1050×1800四辊不可逆轧机上板形控制的几个因素.

    一  影响铸轧板坯板形的几个因素

    1.铸轧辊型的影响.铸轧辊内通有连续的冷却水,带走铝液凝固时散出的热量.目前国内大部分连铸连轧机采用的是开放式冷却循环系统,水质没有达到软化要求或水中的机械杂质有可能堵塞辊芯的冷却水道,造成铸轧辊横断面上冷却强度不均匀,从而影响铸轧坯料横向板差(如图1所示).因此,在铸轧生产中,在保证铸轧辊装配精度和车磨精度的同时,要尽可能采用密闭的软化冷却水系统,以避免辊芯堵塞而影响板形.

    铝及铝合金板带材压延过程中的板型控制研究

    2.铸轧辊套和辊芯的配合间隙不均匀.机械加工精度低或在使用过程中的辊芯腐蚀都会造成其间隙不均匀,从而使冷却不均匀,这种情况下要脱套堆焊辊芯.

    3.铸轧辊轴承间隙要适中,一般控制在0.3mm——0.35mm,若间隙过小,影响轴承使用寿命,若间隙过大则会影响到铸轧坯的纵向板差.

    4.铸咀口腔开口度和咀唇厚度要尽可能均匀.对于水平式连铸连轧机,在安装铸咀时压板受力要均

    5.立板前保持一定的预应力,以消除牌坊的弹性变形.预应力的设定一般为额定轧制压力的三分之二.

    6.驱动侧和操作侧的轧制压力.通过一定范围内的压力调整可使铸轧板坯横向厚差控制在规定的范围,从而保证板形的有利控制,对不同轧机和不同规格牌号的产品,轧制压力的大小对铸轧板坯的厚度影响不同.

    7.张力.适当的张力可以在一定程度上对板形进行张力矫平,减轻粘辊现象并改善板形.

    二  影响冷轧板形的几个因素

    1.坯料板形要合乎使用要求.坯料的断面形状是获得良好板形的主要条件,具体控制前面已阐述.

    2.工作辊原始凸度的影响.工作辊原始凸度的选定要依据辊身长度、刚度、合金状态、坯料宽度、压下量及轧制时的热凸度等综合因素而定,原则是尽可能不用或少用液压弯辊系统而能达到良好的板形,因此,选定工作辊原始凸度时要综合考虑.

    3.正负弯辊.弯辊的作用是改变辊缝的形状,采用正弯时工作辊的挠度将减小,相当于增加了工作辊的原始凸度;采用负弯时,工作辊的挠度将增加,相当于减小了工作辊的原始凸度(如图2所示).一般情况下,开坯道次由于绝对压下量较大,工作辊的弯曲变形大,而且轧制速度较低,工作辊热膨胀小,这时应使用较大的正弯,之后道次随着速度的增加,工作辊的热凸度增加,这时应逐渐减小正弯,直至采用适当的负弯.

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    4.张力对板形的影响.根据轧制理论我们知道张力能使轧制力减少,这样可以减轻主电机的负荷.同时张力的大小还影响到板形,因为张力改变了轧制压力,影响了轧辊的弹性弯曲,从而改变了辊缝形状.此外,张力促使金属沿横向延伸均匀,因此,在生产过程中适当调整张力,可以获得良好的板形.

    5.压下量对板形的影响.为了最大限度地提高生产率,在合金塑性和设备能力允许的条件下应尽可能使用大压下量,一般第一道次绝对压下量较大,以充分利用合金的塑性,以后道次绝对压下量适当减小,分配时要根据设备结构、装机水平和坯料情况综合考虑,压下量越大,轧辊的弯曲变形就越大,辊缝的形状会发生变化,同时要注意正负弯辊的恰当调整,以利于板形的控制.

    6.轧制油冷却的影响.由于轧件和轧辊之间的磨擦和轧件自身变形产生的热量会使轧辊的温度不断升高,而且加工率大,轧制速度高时更为突出.为了保持连续稳定生产,必须及时把这部分热量带走,冷轧生产中常用轧制油冷却.但是由于轧辊受热和冷却条件沿辊身长度方向是不均匀的,如果不及时调整轧制油在辊身不同部位的强度和流量就会产生不同的波浪.生产过程中当出现中间波浪时可适当加大中间部分或减小两端的冷却量;当出现两边浪时,可适当增大两端部或减小中间部位的冷却量;当出现二肋浪时,可适当减小轧辊中间部位的冷却量或加大二肋部位的冷却量.这样,通过调整轧辊不同部位轧制油的分布达到控制板形的目的.

    7.中间道次消除轧件内部应力以控制板形.如果坯料横断面厚度不均匀,在轧制过程中轧件沿宽度方向上的纵向延伸会不均匀,出现内应力.延伸较大部分的金属被迫受压,延伸较小部分的金属被迫受拉,当延伸较大部分所受附加压力超过临界时,就会形成不同的波浪现象,如果通过中间退火消除内压力,将会使板形到一定程度的控制,但是这样势必会增加能耗,因此,这种方法在生产过程中一般不可取.

    三  结论

    板形的好坏取决于板带沿宽度方向的延伸是否相等,这一条件是由轧前坯料横断面厚度的均匀性及辊型或实际辊缝开口形状所决定的.在生产过程中,首先要控制铸轧坯料的板形,同时在冷轧过程中要根据设备状况合理搭配工作辊原始凸度、压下量、正负弯辊、轧制速度、张力和冷却强度等工艺参数.

    参考文献

    [1]  傅祖铸主编.《有色金属板带材生产》.长沙:中南工业大学出版社.

    [2]  马锡良著.《铝带坯连铸连轧生产》.长沙:中南工业大学出版社.

    [3]  王祝堂,田荣璋主编.《铝合金及其加工手册》.长沙:中南工业大学出版社.